人造卫星宇宙速度物理教案

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教学目标

学识目标：

1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌管研究此类问题的根本方法：万有引力作为圆周运动的向心力；

2、使学生对人造卫星的放射、运行等状况有初步了解，使多数学生在头脑中建立起较正确的图景；

才能目标

通过学习万有引力定律在天文学上的应用，通过解世界和中国的航天事业的进展，了解世界上第一颗人造卫星、第一个宇宙飞船、第一个宇航员的学识，了解中国的神州一号、神州二号、神州三号的放射与回收，巩固学生的爱国主义热心．

情感目标

通过学习万有引力定律在天文学上的应用，使学生诚恳感受到用自己所学的物理学识能解决天体问题，能解决实际问题，巩固学生学习物理的热心

教学建议

本节的教学过程（）中在加强应用万有引力定律的同时，还应提防卫星的放射过程.请教师留神以下几个问题.

一、天体运动和人造卫星运动模型

二、地球同步卫星

三、卫星运行速度与轨道

卫星从放射升空到正常运行的连续过程，一般可分为几个阶段，每个阶段对应不同的轨道．例如放射轨道、转移轨道、运行轨道、同步轨道、返回轨道等．有些卫星的放射并不是直接到达运行轨道，而需要屡屡变轨．例如地球同步卫星就是先放射到近地的圆轨道上，再变为椭圆形转移轨道，结果在椭圆形轨道的远地点变为同步轨道．因此放射过程需多级火箭推动．

教学设计（方案）

教学重点：万有引力定律的应用

教学难点：人造地球卫星的放射

教学方法：议论法

教学用具：多媒体和计算机

教学过程（）：

一、人造卫星的运动

问题：

1、地球绕太阳作什么运动？

回复：近似看成匀速圆周运动．

2、谁供给了向心力？

回复：地球与太阳间的万有引力．

3、人造卫星绕地球作什么运动？

回复：近似看成匀速圆周运动．

4、谁供给了向心力？

回复：卫星与地球间的万有引力．

请学生斟酌议论以下问题：

例题1、根据观测，在土星外围有一个模糊不清的光环，试用力学方法判定土星的光环到底是与土星相连的连续物，还是绕土星运转的小卫星群？

分别请学生提出自己的方案并加以解释：

1、假设是连续物那么：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径成正比，

2、假设是卫星那么：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比，这个题可以让学生充分议论．

二、人造卫星的放射

问题：1、卫星是用什么放射升空的？

回复：三级火箭

2、卫星是怎样用火箭放射升空的？

学生可以议论并发表自己的观点．

下面我们来看一道题目：

例题2、1999年11月21日，我国“神州”号宇宙飞船告成放射并收回，这是我国航天史上重要的里程碑．新型“长征”运载火箭，将重达8.4t的飞船向上送至近地轨道1，飞船与火箭分开后，在轨道1上以速度7.2km/s绕地球作匀速圆周运动．试回复以下问题：

（1）根据课文内容结合例题（2）（3）（4）问画出图示．

（2）轨道1离地的高度约为：

A、8000kmB、1600kmC、6400kmD、42000km

解：由万有引力定律得：

解得：=1600km

应选（B）

（3）飞船在轨道1上运行几周后，在点开启发动机短时间向外喷射高速气体使飞船加速，关闭发动机后飞船沿椭圆轨道2运行，到达点开启发动机再次使飞船加速，使飞船速率符合圆轨道3的要求，进入轨道3后绕地球作圆周运动，利用同样的方法使飞船离地球越来越远，飞船在轨道2上从点到点过程中，速率将如何变化？

解：由万有引力定律得：

解得：

所以飞船在轨道2上从点到点过程中，速率将减小．

（4）飞船在轨道1、2、3上正常运行时：

①飞船在轨道1上的速率与轨道3上的速率哪个大？为什么？

回复：轨道1上的速率大．

②飞船在轨道1上经过点的加速度与飞船在轨道2上经过点的加速度哪个大？为什么？

回复：一样大

③飞船在轨道1上经过点的加速度与飞船在轨道3上经过点的加速度哪个大？为什么？

回复：轨道1上的加速度大．